پرورش آبزیان دارای دغدغه های متفاوتی در تمامی مراحل است. اولین مورد پیدا کردن زمین مناسب از نظر میزان شیب زمین، موقعیت جغرافیایی، وسعت زمین و یا حتی مردم بومی محله است. سایر موارد عبارتند از: منبع تامین آب، طراحی استخرها، تغذیه، سیستم تصفیه آب (خروجی و ورودی) و… می باشند. یکی از روش های تصفیه آب در سیستم های مداربسته، فناوری بیوفلاک است که در این مقاله به توضیح آن می پردازیم.
یکی از مسائل مهم در پرورش آبزیان که اصولاً به عنوان چالش اصلی این صنعت در اخذ مجوزها مطرح می‌شود، رعایت اصول تصفیه آب خروجی و توجه به مسائل محیط زیستی است. با افزایش تقاضا برای مصرف ماهی، سیستم‌های پرورشی از شیوه‌های سنتی و تولید کم به سمت سیستم‌های نوین در حرکت هستند. در این نوع سیستم‌ها، حجم تولیدات نسبت به وسعت زمین بسیار بیشتر است. یکی از این سیستم‌های نوین، سیستم مدار بسته است. علاقه به این سیستم‌ها بیشتر به دلیل مزایای امنیت زیستی و تولید بالای آن‌ها در دوره‌های پرورشی است.
اساس کار این نوع سیستم‌ها به گونه‌ای است که آب داخل مزرعه در چرخش مداوم قرار دارد و روزانه حدود 1 الی 5 درصد آب تازه به سیستم تزریق می‌شود؛ مابقی آب با تصفیه به روش بیوفلاک مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده مجدد از آب، خطراتی مانند ورود پاتوژن‌ها، فرار گونه‌های پرورشی و تخلیه آلودگی‌ها کاهش یافته یا حتی از بین می‌روند. علاوه بر این، به دلیل بهره‌وری بالا و کاهش مصرف آب، امکان پرورش تمامی گونه‌های آبزی در این نوع سیستم‌ها وجود دارد.
سیستم آبزی‌پروری دوستدار محیط زیست، تحت عنوان بیوفلاک (Bio-floc)، به دلیل بازچرخش آب و استفاده مجدد از مواد مغذی، بسیار کارآمد است. رویکرد پایدار چنین سیستمی مبتنی بر رشد میکروارگانیسم‌ها در محیط کشت است که در آن، تبادل آب به حداقل یا صفر می‌رسد. این میکروارگانیسم‌ها (بیوفلاک‌ها) دو نقش عمده دارند: (1) حفظ کیفیت آب از طریق جذب ترکیبات نیتروژن که منجر به تولید پروتئین میکروبی می‌شود. (2) بهبود تغذیه با کاهش ضریب تبدیل غذایی و کاهش هزینه‌های خوراک.
فناوری بیوفلاک(BFT):
فناوری بیوفلاک یک فناوری بهبود کیفیت آب در آبزی‌پروری پایدار است که از طریق ایجاد توازن بین نیتروژن و کربن در سیستم‌های آبزی‌پروری با فعالیت و تشکیل توده‌های میکروارگانیسم‌ها عمل می‌کند. این فناوری در واقع ترکیبی از بیوفیلتر باکتری‌های نیتریفیکانت، مدیریت باکتری‌های پروبیوتیک (باکتری‌های هتروتروف)، و جلبک‌های تک‌سلولی مصرف‌کننده کربن آلی در فرآیند تنفس است.
بیوفلاک در پرورش میگو:
در پرورش میگوها، بخش عمده‌ای از نیتروژن و کربن موجود در جیره غذایی، یا قبل از تغذیه و یا بعد از آن، از طریق مدفوع میگو به آب وارد می‌شود که سبب برهم زدن کیفیت آب استخرها یا مخازن خواهد شد. با استفاده از فناوری بیوفلاک و تنظیم نسبت کربن به نیتروژن و تشکیل توده‌های زیستی میکروارگانیسم‌ها، نه تنها از آلودگی آب توسط مواد آلی نیتروژن و کربن جلوگیری می‌شود، بلکه این مواد مغذی در رشته‌های زیستی بیوفلاک توسط میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، پروتوزوآ، جلبک‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها مصرف می‌شوند. سپس، این زیست‌توده پروتئینی مورد استفاده میگو و سایر آبزیان قرار می‌گیرد.
این فناوری علاوه بر بهبود ضریب تبدیل غذا در سیستم‌های آبزی‌پروری، به بهبود کیفیت آب و مدیریت میکروارگانیسم‌های مفید در این سیستم‌ها نیز کمک می‌کند. رشد توده‌های زیستی بیوفلاک تحت تأثیر عواملی مانند غلظت اکسیژن محلول، منبع کربن آلی و میزان اختلاط آب در سیستم است.
آمونیاک و بیوفلاک:
آمونیاک اولین متابولیت در فرآیند معدنی شدن مواد آلی نیتروژن‌دار (مانند غذای مصرف‌نشده، حل‌شدن غذا قبل از مصرف، مدفوع و …) در استخرها و مخازن پرورش میگو است. حد مجاز آمونیاک غیر یونیزه در استخرهای پرورش میگوی ببری سیاه 2/0میلی‌گرم بر لیتر برآورد شده است. آمونیاک یونیزه و غیر یونیزه توسط باکتری‌های جنس نیتروزوموناس و نتروزوکوکوس به نیتریت اکسید می‌شود و سپس نیتریت تولیدشده توسط باکتری‌های جنس نیتروباکتر و نیتروسپیرا به نیترات تبدیل می‌شود. این فرآیند بیوشیمیایی همان فرآیند بیوفیلتراسیون در سیستم‌های آبزی‌پروری است.
به طور معمول در آب استخرهای پرورش میگو، غلظت باکتریایی بین 106 تا 109 عدد باکتری در یک سانتی‌متر مکعب برآورد شده است که اغلب از باکتری‌های هتروتروف هستند. در کنار جلبک‌های فتواتوتروف، برخی باکتری‌های هتروتروف نیز وجود دارند که قادر به تبدیل کربن آلی مانند قندها به کربن معدنی مانند دی‌اکسیدکربن هستند. هوادهی و اختلاط مناسب آب استخر از یک‌سو و نسبت مناسب کربن به نیتروژن از سوی دیگر، سبب همزمانی فرآیند تنفس جلبک‌ها، معدنی کردن کربن به وسیله باکتری‌های هتروتروف، و فعالیت نیتریفیکانت‌های باکتریایی می‌شود. این عوامل در نهایت سبب رشد و تشکیل توده‌هایی از میکروارگانیسم‌ها در آب استخر می‌شود که به آن بیوفلاک می‌گویند. این توده‌ها نه‌تنها به بهبود کیفیت آب استخر کمک می‌کنند، بلکه خود به‌عنوان منبع پروتئینی مناسبی برای گونه‌های پرورشی آبزی، به‌ویژه همه‌چیزخوار، به کار می‌روند. توده‌های زیستی بیوفلاک شکل مشخصی ندارند و اندازه آن‌ها در طول چند هفته به طور معمول به 1/0 تا 2 میلی‌متر می‌رسد.
نسبت مناسب کربن (C) به نیتروژن (N) برای گسترش و رشد توده‌های بیوفلاک حدود 10 است. این نسبت در جیره‌های غذایی میگوهای دریایی با پروتئین 30 تا 35 درصد وجود دارد که برای رشد و توسعه توده‌های زیستی بیوفلاک در آب استخر بسیار مناسب و کارآمد خواهد بود. در میگوی پاسفید غربی، تا 29% از مصرف غذای روزانه در مرحله پیش‌پرواری می‌تواند از توده‌های زیستی بیوفلاک تأمین شود. تحقیقات نشان داده است که حضور و تشکیل بیوفلاک در سیستم‌های پرورش میگو، رشد میگوی پاسفید غربی را تا 15% افزایش و ضریب تبدیل غذایی را تا 40% کاهش می‌دهد.
در استخرهای پرورشی میگو، برای مدیریت توسعه بیوفلاک، ابتدا غلظت نیتروژن موجود در استخر با توجه به میزان تغذیه، ضریب پایداری و انحلال غذا، و نسبت نیتروژن از پروتئین واردشده به عنوان غذای میگو محاسبه می‌شود. سپس غلظت کربن آلی موردنیاز برای رسیدن به ضریب C/N حدود 10 به استخر اضافه می‌شود.
مدیریت کاربردی تنظیم نسبت C/N در استخرها براساس فرآیند زیر محاسبه و تنظیم می شود:
مثال:
باتوجه به توضیحات بالا، در یک استخر پرورش میگو با ظرفیت 2 تن و تغذیه 2% زیتوده ی میگو با جیره ی غذایی 25% پروتئین، غلظت روزانه ی نیتروژن و کربن مورد نیاز بدین صورت خواهد بود:
ورود روزانه 40 کیلوگرم غذا به استخر: 40 = 0/02×103×2
ورود روزانه 10 کیلوگرم پروتئین به استخر: 10 = 0/25×40
ورود روزانه 6/1 کیلوگرم N به استخر: 1/6 = 0/16×10
ورود روزانه 2/1 کیلوگرم N با آب: 1/2 = 0/75×1/6
12 کیلوگرمC آلی موردنیاز برای تشکیل بیوفلاک در آب استخر: 12 = 10×1/2
امروزه استفاده از بیوفلاک در سیستم‌های آبزی‌پروری به دو روش مستقیم و غیرمستقیم انجام می‌گیرد. در حالت مستقیم، نیتروژن واردشده به آب از طریق غذای میگو و مدفوع به عنوان منبع نیتروژن عمل کرده و با افزودن کربن موردنیاز به آب استخر، توده‌های بیوفلاک در همان استخر پرورش میگو تشکیل می‌شوند. این فرآیند به طور مستقیم باعث بهبود کیفیت آب شده و همچنین به‌عنوان منبع تغذیه برای میگو در دسترس قرار می‌گیرد. این روش بیشتر در پرورش نیمه‌متراکم کاربرد دارد.
استفاده از بیوفلاک به روش غیرمستقیم بیشتر در پرورش‌های متراکم و فوق‌متراکم به کار می‌رود. در این روش، توده‌های بیوفلاک در مخزنی مجزا از مخازن پرورش میگو تولید می‌شوند و سپس در دسترس میگو قرار می‌گیرند. مشابه یک سیستم مدار بسته، آب خروجی از مخازن پرورش میگو که غنی از نیتروژن آلی است، وارد مخزن مجزا می‌شود و با اضافه کردن کربن آلی موردنیاز به این مخزن، توده‌های بیوفلاک تولید می‌شوند. سپس آب حاوی توده‌های بیوفلاک به مخزن پرورش میگو پمپاژ شده و توده‌های تولیدی برای میگوهای پرورشی در دسترس قرار می‌گیرند.
